На правах рукописи

ГОДОВАНЮК Алексей Геннадьевич

МЕТОДИКА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

СООСНОГО ВИНТОВЕНТИЛЯТОРА

ПРИ ПОЛУНАТУРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ТВВД

Специальность 05.07.05 –

Тепловые, электроракетные двигатели

и энергоустановки летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа - 2011

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» на кафедре авиационных двигателей.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Кривошеев Игорь Александрович, кафедра авиационных двигателей Уфимского государственного авиационного технического университета

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Куликов Геннадий Григорьевич кафедра автоматизированных систем управления Уфимского государственного авиационного технического университета кандидат технических наук, Чечулин Анатолий Юрьевич, ОАО «УАП «Гидравлика»

Ведущее предприятие: ОАО «НПП «Аэросила», г. Ступино

Защита состоится « 1 » декабря 2011 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.05 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа, К. Маркса 12, УГАТУ, актовый зал 1-го корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета.

Автореферат разослан « 27 » октября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор техн. наук, профессор Ф. Г. Бакиров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. При разработке двигателей и их систем автоматического управления многие предприятия авиационной и космической отраслей все больше используют стенды полунатурного моделирования (СПМ), позволяющие проводить полную проверку всех функциональных характеристик разрабатываемых систем управления авиационных двигателей. Это связано с тем, что в двигателестроении разработка и производство агрегатов САУ ГТД невозможны без проверки совместного функционирования аппаратной и программной частей на СПМ или на натурных стендах, когда выявляются дефекты, допущенные в производстве (аппаратной или программной части). Полунатурные исследования при высокой информативности намного экономичнее, чем испытания системы управления на двигателе, поэтому они составляют основную часть отработки как двигателя, так и его САУ и других его систем посредством имитации их поведения во всех возможных режимах эксплуатации. При этом объект управления (двигатель и его системы) представляются в виде математической модели.

С усложнением авиационных двигателей увеличиваются сложность математических моделей (ММ) их систем управления и узлов и требования к возможностям используемого программного обеспечения (ПО). Одной из сложнейших современных схем ГТД является турбовинтовентиляторный двигатель (ТВВД), используемый на самолетах транспортной авиации как наиболее экономичный. Объектом исследования в данной работе является ММ наиболее сложного и в то же время наиболее эффективного соосного винтовентилятора (ВВ) с винтами изменяемого шага (ВИШ) противоположного вращения в составе ММ ТВВД, реализуемая с помощью среды графического программирования, позволяющей в режиме реального времени реализовать ММ ГТД применительно к стенду полунатурного моделирования. При реализации ММ ВВ имеется существенная проблема, заключающаяся в способе представления и обработки его экспериментальных аэродинамических характеристик (АДХ). Предлагаемая в работе методика представления и использования многомерных АДХ соосного ВВ изменяемого шага позволяет минимизировать погрешность определения коэффициентов тяги и мощности ВВ при моделировании работы его во всем диапазоне эксплуатации двигателя. В итоге погрешность определения суммарной тяги ВВ на режимах прямой тяги уменьшена в 2 раза по сравнению с действующей методикой использования многомерных АДХ.

Цель и задачи исследования Целью является разработка методики представления и использования многомерных аэродинамических характеристик соосного винтовентилятора с винтами изменяемого шага противоположного вращения для повышения эффективности проектирования турбовинтовентиляторных двигателей и их систем автоматического управления (САУ).

Для достижения цели в работе ставятся следующие задачи:

1) Разработать методику представления и использования многомерных АДХ соосного ВВ с ВИШ противоположного вращения в составе быстросчетной кусочно-линейной динамической модели (БКЛДМ) ТВВД, позволяющую применительно к СПМ реализовать ММ ТВВД, работающую в режиме реального времени, повысив тем самым эффективность проектирования и доводки САУ ВВ и ТВВД;

2) Разработать технологию реализации ММ ГТД и элементов его автоматики в среде графического программирования для использования на СПМ, работающей в режиме реального времени;

3) Провести апробацию предлагаемой методики (путем полунатурного моделирования конкретных ГТД и их САУ), анализ эффективности используемых средств для реализации математических моделей ГТД в используемой среде графического программирования, работающих в режиме реального времени на СПМ.

Выбор и анализ ПО Апробация разработанной методики и рекомендуемых средств для реализации Рисунок 1 – Структурно-логическая схема исследования В соответствии с поставленной целью определена структурно-логическая схема исследования (рисунок 1), согласно которой последовательно решаются поставленные задачи.

Научная новизна Новыми научными результатами, полученными в работе, является разработанная методика представления и использования многомерных АДХ соосного ВВ с ВВ противоположного вращения изменяемого шага, ММ ТВВД и элементов его автоматики в среде LabVIEW компании NI (далее NI LabVIEW) применительно к СПМ:

1. Методика представления и использования многомерных АДХ соосного ВВ изменяемого шага противоположного вращения в составе БКЛДМ ТВВД при проектировании его узлов и САУ, отличающаяся тем, что экспериментальные АДХ ВВ представлены в многомерном пространстве параметров с использованием метода Кунса, где вдоль одной из координат деформируясь перемещаются тела кубической формы, описывающие взаимосвязь трех других параметров.

2. Метод реализации (с использованием среды графического программирования NI LabVIEW) ММ ГТД и элементов его автоматики, работающей в режиме реального времени совместно со стендом полунатурного моделирования, включающий использование циклов реального времени, распараллеливание вычислений по ядрам процессора и т.д..

3. Выявленная (путем апробации при полунатурном моделировании конкретных ГТД и их САУ) степень и область адекватности разработанной методики, в совокупности с используемыми средствами среды графического программирования (на примере NI LabVIEW), подтверждает допустимость принятых предположений, касающихся представления экспериментальных АДХ ВВ в многомерном пространстве параметров и очередности использования аргументов многомерных функций коэффициентов тяги и мощности соосного ВИШ.

Практическая ценность. Результаты исследований и разработанная методика внедрены в промышленность (ОАО УНПП «Молния», ОАО НПП «Аэросила») и в учебный процесс (ФГБОУ ВПО УГАТУ, г. Уфа).

Разработанная методика использования многомерных АДХ соосного ВВ и используемая система моделирования имеют практическую ценность:

достигается погрешность менее 5% в определении тяги при математическом моделировании ТВВД на режимах прямой тяги;

повышается эффективность отладки переходных режимов на ТВВД (настройка САУ двигателя для выхода на заданную тягу на любом режиме) при проектировании и эксплуатации агрегатов САУ ТВВД;

сокращается объм испытаний САУ ВВ на самолете и моторном стенде (доводочных, заводских, сертификационных) за счет проведения контрольных проверок и зачетных испытаний САУ на стенде полунатурного моделирования;

повышается качество САУ ВВ за счет контроля динамических характеристик в процессе серийного производства САУ ВВ;

позволяют проводить комплексную отработку алгоритмов управления, контроля, диагностики и парирования отказов САУ ВВ.

Методы исследования. При выполнении работы использованы следующие методы и способы исследования:

теория ВРД и теория автоматического управления;

теория воздушного винта;

функциональный анализ (интерполяция сплайнами, линейная интерполяция, метод Кригинга);

полунатурное моделирование.

На защиту выносится:

1. Методика представления и использования многомерных АДХ ВВ (при проектировании САУ ТВВД и моделировании работы ВВ) в виде поверхностей Кунса с применением кусочно-линейной аппроксимации экспериментальных кривых;

2. Методика использования инструментов среды графического программирования (включающая использование циклов реального времени, распараллеливание вычислений по ядрам процессора и др. на примере NI LabVIEW), предназначенных для реализации математической модели ГТД (или другого аналогичного сложного объекта исследования), работающей в режиме реального времени;

3. Результаты апробации разработанной методики и рекомендуемых средств, предлагаемых средой графического программирования (на примере NI LabVIEW), для реализации математических моделей сложных систем, работающих в режиме реального времени на СПМ.

Обоснованность и достоверность результатов исследования Достоверность научных положений, результатов и их выводов, содержащихся в диссертационной работе, основывается на:

корректном использовании фундаментальных уравнений теории ВРД и теории автоматического управления;

применении математического аппарата, программно-технологических решений, отвечающих современному уровню;

сопоставлении расчетных и экспериментальных данных, тестовых проверках предложенных методик и консультациях со специалистами компании-поставщика программного обеспечения.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на X Всероссийской НТК «Аэрокосмическая техника и высокие технологии» (Пермь, ПГТУ, 2006, 2007), Всероссийской НТК «Мавлютовские чтения» (УГАТУ, УФА, 2007, 2008), Всероссийской НТК «Зимняя школа аспирантов» (УГАТУ-УМПО, УФА, 2009), международной НТК «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (Самара, СГАУ, 2009, 2011).

Публикации. По результатам выполненных исследований и разработок опубликовано 13 работ, в том числе 4 публикации в центральных рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Содержит 137 страниц машинописного текста, включающего 56 рисунков, 3 таблицы, библиографический список из 119 наименований, 5 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В первой главе обоснована актуальность работы, проведены обзор и анализ СПМ, используемых при разработке САУ ГТД и других сложных систем, программного обеспечения для моделирования работы ГТД и его автоматики (GasTurb, ГРАД, АСТРА, Simulink, Vissim, NI LabVIEW и др.) с точки зрения возможности использования совместно со стендами полунатурного моделирования («ОКБ Сухого», ФГУП «ГосНИИАС», ОАО «УНПП «Молния», ОАО «НПП «Аэросила»).

Проведены обзор и анализ способов представления и использования характеристик воздушного винта при моделировании работы ВВ.

Результатами проведенного обзора и анализа явились формирование направлений научного исследования, формулировка цели диссертационной работы, задач исследования и методов их решения.

Во второй главе проведена систематизация особенностей моделей для имитационного полунатурного моделирования при производстве ГТД и его САУ. Приведено описание объекта управления – ТВВД.

В связи с выявленной закономерностью (рисунок 2) изменения искомых параметров приводится схема представления экспериментальных АДХ ВВ в пространстве параметров. Полученные группы характеристик экспериментальных АДХ ВВ (расслоение по В для конкретных значений чисел Маха) были представлены в пространстве как поверхности Кунса (рисунок 3) с перемещением их по прямой. Предполагается, что группы характеристик по В представляют собой тела кубических форм. Предполагается также, что в кубах плоскости соответствуют значениям В и являются своего рода сечениями.

Числа Маха, на которых определялись группы характеристик с соответствующими В, соответствуют положениям куба на прямой. Характеристики, полученные для режимов прямой тяги и для режима «Реверс» на одном Махе, располагающиеся в одной подгруппе В, объединяются. С использованием предлагаемого способа, и как следствие использования полных экспериментальных аэродинамических характеристик, возможно уменьшение затрат на испытания и доводку ГТД и его САУ.

В третьей главе приведена разработанная методика представления и использования многомерных АДХ соосного ВИШ в многомерном пространстве параметров и программные средства для реализации ММ ГТД в среде графического программирования (на примере NI LabVIEW) для использования полученной ММ на стенде полунатурного моделирования, с целью комплексной отработки каналов управления агрегатов САУ двигателя.

В работе реализована нелинейная модель соосного ВВ, работающая в составе ММ ТВВД и использующая экспериментальные АДХ со всеми располагаемыми точками. Выходными параметрами модели являются частоты вращения винтовентиляторов на следующем шаге интегрирования и суммарная тяга.

Входными параметрами модели выступают:

частоты вращения винтовентилятора n ПВ и n ЗВ на текущем шаге интегрирования;

углы установки лопастей винтовентилятора ПВ и ЗВ ;

мощность на валу свободной турбины N ТВВ ;

параметры полета: скорость Vп ; число Маха, плотность воздуха.

Рисунок 3 – Пример поверхности Рисунок 4 – Схема работы характеристик Наиболее трудоемкой задачей при моделировании винтовентилятора является задача нахождения абсолютных коэффициентов тяги и мощности по характеристикам, определенным в результате экспериментов и заданным в табличном виде в зависимости от четырех переменных: угла установки лопастей В, разности углов установки лопастей переднего и заднего винтовентилятора В ; относительной поступи винта В и числа M для каждого винтовентилятора в отдельности. Кроме характеристик на основных режимах, имеются также характеристики на режиме «Реверс». Характеристики коэффициентов тяги и мощности выглядят следующим образом: f В, В, M, В, f В, В,M, В. На рисунке 4 показана схема работы характеристик; характеристики на режиме «Реверс» в соответствии с доводами, приведенными второй главе, входят в соответствующую группу характеристик по известному числу М.

На рисунке 5 приведены зависимости коэффициентов тяги и мощности, которые использовались до настоящего момента в модели ВВ на СПМ – эти зависимости по сути «упрощение» имеющихся экспериментальных АДХ. Применение этих «упрощений» обусловлено тем, что отсутствовала методика по работе с экспериментальными зависимостями и f В, В, M, В. Также в случае использования «упрощенных» зависимостей коэффициентов тяги и мощности отсутствует учет параметра В («разношаговости»), оказывающий существенное влияние на частоты вращения переднего и заднего винтов. Такие характеристики описывают работу ВВ совместно с двигателем только при H=0 м, M=0.

На рисунке 6 показаны характеристики: а – вид характеристики, который был ошибочно принят и использовался ранее; б – вид имеющихся характеристик винтовентилятора.

Выявлена важная роль очередности использования задающих параметров при определении искомых значений коэффициентов тяги и мощности для точки с координатами ( тек, тек,Mтек, тек ) при интерполяции (индекс «тек»

обозначает параметр на текущем шаге работы модели). Обнаружено, что для определения параметров и по имеющимся экспериментальным характеристикам в практике ранее использовался алгоритм, являющийся неверным для рассматриваемого случая.

0, 0, 0, 0, 0, Рисунок 5 – Зависимости коэффициентов тяги и мощности винта Рисунок 6 – Характеристики винтовентилятора: а – частный случай; б Этот алгоритм для определения параметров и рассчитан на применение к частному случаю и неприменим для имеющихся экспериментальных характеристик винтовентилятора, поскольку линии В не лежат в одном диапазоне значений так, как показано на рисунке 6, а. Вышеописанный алгоритм – это частный случай для определения параметра по характеристикам, изображенным на рисунке, б (имеющиеся характеристики ВВ). Доказать, что ранее использовавшаяся методика не подходит для нашего случая, возможно на фрагменте набора характеристик для одного из винтов при известных числе Маха и разности углов установки лопастей В. По ранее использовавшейся методике сначала осуществлялась оценка искомого параметра по Втек (индекс «тек» обозначает параметр на текущем шаге работы модели) на линиях В всех имеющихся групп характеристик при известных В и числе Маха. Затем искомый параметр оценивался по Втек линейной интерполяцией между искомыми параметрами, полученным по характеристикам и определенными на всех Втек-1 и Втек 1, на известном числе Маха. Здесь индексы тек±1 – известные значения В ближайших групп характеристик по отношению к значению Втек (или M тек ). Далее осуществлялась линейная интерполяция по М между искомыми параметрами, полученным по характеристикам и определенными на всех M тек-1 и M тек 1. Таким образом для определения искомого параметра при крайнее значение справа на В =60 и крайнее значение слева на В =65. В итоге получается неверное значение. Дальнейшие расчеты являются бессмысленными.

Рисунок 7 – Общий вид группы характеристик винта для М const и разности углов установки лопастей В const с изображением интерполированной линии В ( тек =63) Автором предложена методика определения искомого параметра для общего случая. Интерполяция начинается с построения текущей линии В на ближайших группах характеристик (или ), в нашем случае применительно к рисунку 7 это тек =63 на группе характеристик В const, М const. Затем определяется положение линии В по Втек между Втек 1 на Mтек-1 и на M тек 1. Далее определяется линия В по M тек между Mтек-1 и M тек 1, с которой и осуществляется снятие значения искомого параметра.

Проведен анализ причин, почему использовавшаяся ранее методика и алгоритм неприменимы для рассматриваемого случая. В начале разберем случай, когда ближайшие линии В на группе характеристик на известном М имеют общий диапазон по – 2 3, на рисунке 8 он обозначен вертикальными линиями. Это единственный в данном случае участок, на котором применимы вышеописанные действия из предлагавшегося алгоритма при условии, что все кривые лежат в этом диапазоне. В случаях, когда тек находится не в диапазоне 3 расчет становится неверным. Предположим, что в нашем случае тек находится в диапазоне 3 4. В таком случае по предлагавшейся методике параметры тек (или тек ) в начале определяются на линиях В 1 и В 2. Так для В 1 значение параметра тек будет определено точкой A1k, а для 2 – точкой A2 k, между которыми по параметру тек и коэффициенту k определится точка A1k. В случае же применения методики для общего случая в начале строится линия на группе характеристик на известном М.

Рисунок 8 – Пример использования алгоритма верные значения параметра с использованием действующей и предлагаемой тек (или тек ) будут выметодик для линий В с общим диапазоном даваться только при тек, с использованием действующей и предлагаемой Допустим, что на текущем ходимо найти значение параметра тек (или тек ) с параметрами ( тек, тек ) для данной группы характеристик, тек находится в диапазоне 2 3. В этом случае, следуя действиям предлагавшейся методики, пока тек находится в диапазоне 2 3, значения параметра тек (или тек ) на линиях В 1 и В 2 будут определяться в точках A1k и A2 k соответственно и далее по параметру тек и коэффициенту k определяется точка A k. Т.е. точка A k будет находиться на линии A1k A2 k пока тек находится в диапазоне 2 3, что на самом деле невозможно. С применением методики для общего случая такие ошибки исчезают – точка B1k.

На рисунках 8 и 9 в диапазонах 1 2 и 3 4 обозначены и соединены точкой одной линии В и любой точкой, соответствующей тек, другой линии Выделены инструменты среды NI LabVIEW и предложена технология их использования при реализации математических моделей объектов на рассматриваемом СПМ, работающих в режиме реального времени на СПМ.

В четвертой главе приводятся результаты реализации нелинейной поэлементной модели ТРДДсм для СПМ, работающей в режиме реального времени, как более простой пример реализованной модели, осуществленной с использованием средств, описанных в третьей главе. Затем приведены результаты реализации модели более сложного объекта – ТВВД с соосным ВВ изменяемого шага, использующей разработанную методику использования многомерных АДХ соосного ВВ. В отдельном разделе приведены результаты апробации разработанной методики использования многомерных АДХ соосного ВВ с ВИШ противоположного вращения в составе модели ТВВД.

Рисунок 10 – Линии установившихся режимов ВВ при постоянной мощности, скорости и высоте полета при В 0. Зависимости относительных частот вращения винтов от углов установки лопастей винтов Показано, что реализованные ММ ТВВД, ВВ, гидромеханической части, сервопривода лопастей ВВ с использованием предложенного метода использования многомерных АДХ соосного ВВ, устойчиво работают в режиме реального времени. После реализации многомерной характеристики ВВ по предложенной методике все ошибки, возникавшие ранее, исчезли – ММ ВВ и ТВВД стабильно работают при любых возмущениях (изменение М и высоты полета, подачи топлива) при шаге работы модели 1…10 мс; частоты вращения ВВ выходят на статические режимы должным образом по завершению любых неустановившихся режимов.

На рисунке 10 приведены линии установившихся режимов ВВ при постоянной мощности, скорости и высоте полета: ЗМГ; ПМГ; «Реверс»; «Крейсерский режим полета». Для режимов ЗМГ и «Реверс» рассматривается режим работы ГГ при одинаковом расходе топлива. Расчет данных для этих графиков проводился на модели ВВ отдельно от двигателя, поскольку при работе модели ВВ с моделью двигателя отсутствует возможность ввода ряда параметров, необходимых для задания возмущения. По полученным статическим линиям возможно выполнить идентификацию модели по экспериментальным данным – измеренным значениям В и n В при одинаковых мощности передаваемой на винт и высотно-скоростных условиях.

На рисунке 11 приведены результаты идентификации модели ВВ с использованием аэродинамических характеристик ВВ по предлагаемой методике, по действующей методике и с использованием зависимостей вида f В, f В (рисунок 5) при включенном резервном регуляторе ВВ по данным программы регистратора. При одинаковых значениях p К отн, т.е. постоянной мощности (входная координата) двигателя, в модельном и физическом эксперименте значения тяги ВВ (выходная координата) отличаются не более 7 % на крайних точках рассматриваемого диапазона и менее 1 % в середине этого диапазона.

Рисунок 11 – Зависимость относительной тяги винтовентилятора PВВотн от относительной суммарной степени повышения давления p К отн.

Результаты идентификации ММ ВВ при земных условиях с включенным резервным регулятором ВВ по данным программы регистратора Несмотря на адекватность модели ВВ с использованием аэродинамических характеристик ВВ по действующей методике и с использованием зависимостей вида f В (рисунок 5) при включенном резервном регуf В, ляторе ВВ на режимах с земными условиями, недостатки их использования явным образом заметны при моделировании режимов работы двигателя в полете и переходных процессов. Так, при имитации переходного процесса с «Крейсерского режима» на пониженные режимы с включенным резервным регулятором ВВ и при использовании аэродинамических характеристик ВВ по действующей методике модель ВВ не выходит на установившийся режим, см. рисунок 12 и рисунок 13; при моделировании приемистости в совокупности с набором высоты и увеличением Маха полета возможны отрицательные значения тяги ВВ.

При использовании зависимостей вида f В (рисунок 5) для моделирования режимов ВВ на высоте происходят следующие закономерности (возможно их сочетание): 1) значения углов установки лопастей ВВ достигают значений углов флюгерных положений; 2) увеличение частот вращения до предельных значений; 3) несоответствие значений тяги ВВ при моделировании заданным по ТЗ.

Также была проведена имитация работы двигателя на режиме ПМГ при посадке самолета со скорости 330 км/ч до полной остановки самолета на ВПП с переводом лопастей на режимы обратной тяги при отключенном блоке ЭСУ, на малых режимах работы двигателя модель ВВ на режимах прямой тяги с использованием АДХ ВВ по действующей методике не выходит на установившиеся режимы (см. рисунок 14) и наблюдаются постоянные колебания мощностей, частот вращения и тяги винтов с частотой колебаний около 0,48 Гц.

Рисунок 12 – Имитация переходного Рисунок 13 – Имитация переходного процесса с «Крейсерского режима» процесса с «Крейсерского режима»

на режим 0,7МП с включенным на режим 0,5МП с включенным резервным регулятором ВВ: резервным регулятором ВВ:

аэродинамических характеристик ВВ аэродинамических характеристик ВВ по действующей методике; по действующей методике;

аэродинамических характеристик ВВ аэродинамических характеристик ВВ по предлагаемой методике по предлагаемой методике Также, сравнивались данные ММ на статических режимах с данными самолетных испытаний (см. таблицу 1). В рабочей области параметров, необходимых ЭСУ для работы, реализованная и усовершенствованная ММ соосного ВИШ имеет погрешность менее 5 % при определении суммарной тяги винта в сравнении с экспериментальными данными при идентичных атмосферных условиях и n ПВ n ЗВ (синхрофазировании), что характеризует степень ее адекватности. При этом с использование действующей методики погрешность достигает 9-10 % и наблюдается неустойчивая работа модели ВВ.

Рисунок 14 – Имитация переходного процесса на режиме ПМГ при посадке самолета со скорости 330 км/ч до полной остановки самолета на ВПП с переводом лопастей на режимы обратной тяги. Изменение коэффициента мощности, относительной мощности NВ отн, коэффициента тяги, относительной тяги PВ отн переднего (1) и заднего (2) винта при отключенном блоке ЭСУ: а) с использованием АДХ ВВ по действующей методике;

б) с использованием АДХ ВВ по предлагаемой методике Таблица 1 – Сопоставленные результаты испытаний, результаты расчета ММ с использованием характеристик по действующей методике и предлагаемой методике. pH 743 мм рт. ст., t H 2 C, n ПВ n ЗВ.

Скорость ВПП, [км/ч] Для реализованных моделей выполнена оценка потребных вычислительных ресурсов. Показано, что для моделирования работы и процессов управления ГТД различных схем требования к ЭВМ отличаются несущественно. Усложнение ММ двигателя и его САУ (степень детализации, учет новых факторов, включая нестационарность) требует увеличения ресурсов ЭВМ, объединения ЭВМ в сеть или использования компьютеров с многоядерными процессорами.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1) Разработана методика представления и использования многомерных АДХ соосного ВВ изменяемого шага для использования при проектировании и полунатурном моделировании ТВВД, его САУ и узлов в среде NI LabVIEW.

Предложенная методика позволяет моделировать работу соосного ВВ в широком диапазоне режимов работы ТВВД в режиме реального времени.

2) Разработана технология реализации ММ ГТД и элементов его автоматики (а также других сложных объектов) в среде графического программирования (на примере NI LabVIEW) для использования на стенде полунатурного моделирования и работающих в режиме реального времени;

3) Выполнена (на примере полунатурного моделирования конкретных ГТД и их САУ с использованием среды NI LabVIEW) апробация разработанной методики и используемых средств для реализации математических моделей ГТД (ТВВД, ТРДДсм) и характеристик их узлов, работающих в режиме реального времени на стенде полунатурного моделирования. Подтверждена допустимость принятых предположений, касающихся представления экспериментальных АДХ соосного ВВ с винтами изменяемого шага в многомерном пространстве параметров и очередности использования аргументов многомерных функций коэффициентов тяги и мощности соосного ВИШ. С использованием разработанной методики, в совокупности с предлагаемым программным обеспечением, повышена точность определения коэффициентов тяги и мощности при моделировании работы ВВ (вследствие чего суммарная тяга соосного ВВ, в сравнении с результатами самолетных испытаний, определяется с погрешностью менее 5%), что позволяет простью, в особенности на взлетно-посадочных режимах, при полунатурном моделировании. Даны рекомендации по требованиям к производительности используемых компьютеров и используемому программному инструментарию.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах Публикации в рецензируемых журналах из списка ВАК:

1. Годованюк А. Г. Использование многомерной характеристики винтовентилятора при полунатурном моделировании ГТД и его САУ / А. Г. Годованюк, И. А. Кривошеев, Г. И. Погорелов, В. С. Фатиков // Мир авионики : журнал Российского авиаприборостроительного альянса / ОАО «Корпорация «Аэрокосмическое оборудование». – М.: 2009. №3, 2009. - С. 33-38. (личный вклад – 4 ж. л.) 2. Годованюк А. Г. Методика представления и использования многомерной характеристики винтовентилятора при автоматизированном проектировании ГТД и его САУ / А. Г. Годованюк, И. А. Кривошеев, Г. И. Погорелов, В. С. Фатиков, // Вестник УГАТУ: Научный журнал УГАТУ / УГАТУ. –Уфа :

РИК УГАТУ, 2009. Т. 13, №1 (34). – С. 3-8. (личный вклад – 4 ж. л.) 3. Годованюк А. Г. Методика представления и использования многомерной характеристики винтовентилятора при полунатурном моделировании ГТД и его САУ / А. Г. Годованюк, И. А. Кривошеев, Г. И. Погорелов, В. С. Фатиков // Известия вузов. Авиационная техника – Казань: КГТУ, 2010, №1. – С. 37–40.

(личный вклад – 3 ж. л.) 4. Годованюк А. Г. Использование моделей ГТД в составе адаптивных отказоустойчивых систем управления и контроля / А. Г. Годованюк, И. А. Кривошеев // Вестник УГАТУ: Научный журнал УГАТУ / УГАТУ. – Уфа:

РИК УГАТУ, 2010. Т. 14, №5 (40). – С. 10-14. (личный вклад – 3 ж. л.) Публикации в других изданиях:

5. Годованюк А. Г. Элементы контроля, измерения и регулирования в динамических моделях ГТД (тезис доклада) / А. Г. Годованюк, Д. А. Ахмедзянов // Проблемы современного машиностроения: Тезисы докладов всероссийской молодежной НТК 22 – 23 декабря 2004 г., г. Уфа: УГАТУ, 2004. – С. 57-58.

6. Годованюк А. Г. Элементы контроля и управления в имитационных моделях ГТД (статья) / А. Г. Годованюк, И. А. Кривошеев, Д. А. Ахмедзянов // II Всероссийская НТК с международным участием: Мехатроника, автоматизация, управление (МАУ’2005): Сб. трудов. Том 1. – Уфа: УГАТУ, 2005. – С. 33-38.

7. Годованюк А. Г. Реализация нелинейной динамической поэлементной имитационной модели двухвального двухконтурного двигателя для стенда полунатурного моделирования (тезис доклада) / А. Г. Годованюк, И. А. Кривошеев, Д. А. Ахмедзянов, // Аэрокосмическая техника и высокие технологии – 2006.: Материалы IX Всероссийской НТК – Пермь: ПГТУ, 2006. – С. 60-61.

8. Годованюк А. Г. Разработка динамической поэлементной имитационной модели ГТД в среде VISSIM для стенда полунатурного моделирования (доклад) / А. Г. Годованюк, И. А. Кривошеев, Д. А. Ахмедзянов // Аэрокосмическая техника и высокие технологии – 2007.: Материалы X Всероссийской НТК – Пермь: ПГТУ, 2007. – С. 45-46.

9. Годованюк А. Г. Информационно-диагностическое средство для обеспечения технического обслуживания ГТД на испытательном стенде / А. Г. Годованюк, М. Р. Азанов // Мавлютовские чтения: Всероссийская молодежная конференция, посвященная 75-летию УГАТУ: Сборник трудов Том I / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т – Уфа: УГАТУ, 2007. – С. 52-53.

10. Годованюк А. Г. Реализация математической модели ТВВД и винтовентилятора для отработки блока ЭСУ на стенде полунатурного моделирования (тезис доклада) // Мавлютовские чтения: Всероссийская молоджная научная конференция: Сборник трудов Том 1 / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа, 2008. – С. 72-73.

11. Годованюк А. Г. Использование имитационных математических моделей на стенде полунатурного моделирования / Актуальные проблемы в науке и технике. Том 2. Машиностроение, приборостроение, экономика и гуманитарные науки // Сборник трудов четвертой всероссийской зимней школы-семинара аспирантов и молодых ученых, 19 – 21 февраля 2009 г. – Уфа: Издательство «Диалог», 2009. – С. 235-238.

12. Годованюк А. Г. Методика представления и использования многомерной характеристики винтовентилятора при моделировании работы ТВВД / А. Г. Годованюк, И. А. Кривошеев, Г. И. Погорелов, В. С. Фатиков, // Проблемы и перспективы развития двигателестроения: материалы докладов междунар. науч.техн. конф. 24-26 июня 2009 г. - Самара: СГАУ, 2009. - В 2 Ч. Ч. 2 - С. 135-137.

13. Годованюк А. Г. Стенды полунатурного моделирования ГТД и их САУ [Текст] / А. Г. Годованюк, Д. А. Ахмедзянов, И. А. Кривошеев // Молодой ученый.

– Чита, ООО «Формат», 2011. – №3 (26). Т.1. – С. 39-42.

ГОДОВАНЮК Алексей Геннадьевич

МЕТОДИКА ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

СООСНОГО ВИНТОВЕНТИЛЯТОРА

ПРИ ПОЛУНАТУРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ТВВД

Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени Подписано к печати 20.10.2011г. Формат 6084 1/ Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman.

ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный Центр оперативной полиграфии 450000, Уфа-центр, ул. К. Маркса,